喀斯特地貌課件

喀斯特地貌

（KarstLandform）

巖溶地貌=喀斯特地貌——由巖溶作用產(chǎn)生的各種地貌現(xiàn)象。桂林山水，云南石林，地下溶洞等都屬之。硫酸鹽類巖石（石膏、芒硝）可溶巖鹵化物鹽類巖石（鹵鹽、鉀鹽）碳酸鹽類巖石（石灰?guī)r，白云巖，硅質(zhì)灰?guī)r，泥灰?guī)r）我國的巖溶地貌以廣西、貴州、云南東部最為典型。第一節(jié)巖溶作用

溶蝕沖蝕崩塌堆積巖溶作用一、溶蝕作用

（一）溶蝕作用機理：溶蝕作用機理——通過溶解、水解、水合、碳酸化、氧化等作用對礦物和巖石的破壞作用。

1、溶解——礦物遇水以后一些礦物質(zhì)點（離子或分子）逐步離開礦物表面，進入水中，形成水溶液而流失。易溶解的礦物，K+

、Na+、Ca+

、Mg+

、Fe2+

、Mn2+

、Al2+

、Ca等的鹵化物，硫酸鹽可溶巖造巖礦物的溶解度：食鹽>石膏>方解石

2、水解——指礦物與水發(fā)生反應(yīng)而分解純水是中性的，但仍具有離解性，即部分水能夠離解成H+

離子和OH-

離子，它們能使一些弱酸強堿或強酸弱酸的鹽類礦物在水中也能離解為陰、陽離子。因此，某些礦物溶于水后，其離子能和水中的H+或OH-離子結(jié)合而形成新的礦物。-3、水合（水化）作用——水與一些不含水的礦物相結(jié)合，水參與到礦物的晶格中去，改變了原來礦物的分子結(jié)構(gòu)，形成新的含水礦物。如

CaSO4+2H2OCaSO4?2H2O

硬石膏石膏水化作用的結(jié)果：礦物硬度變小，密度降低，體積膨脹。4、碳酸化作用——大氣和土壤中的CO2與水化合就成碳酸，碳酸與巖石中的金屬離子發(fā)生反應(yīng)形成碳酸鹽。

CO2與水化合成碳酸CO2+H2OH2CO3碳酸又離解為H+與HCO3-離子：H2CO3H++HCO3-HCO3-

H++CO32-

水中的CO2含量越高，H+也越多，當(dāng)多含量H+的水對石灰?guī)r作用時，H+就會與CaCO3中的CO32-結(jié)合成HCO3-

，分離出Ca2+，而使CaCO3溶解于水。H++

CaCO3HCO-3+Ca2+

綜合反應(yīng)式：CaCO3+H2O+CO2Ca2++2(HCO3)-

方解石

上述反應(yīng)是可逆的，當(dāng)水與空氣中減少，碳酸含量也隨之減少，將發(fā)生沉淀。石灰華。石鐘乳、石筍的成因介如此。

5、氧化作用——物質(zhì)和氧化合的反應(yīng)（大氣中含氧21%，溶在水里的空氣含氧達33—35%）。

水的溶蝕能力（二）影響溶蝕作用的因子

巖石的可溶性

巖石的透水性

1、水的溶解能力（1）水的化學(xué)成分水的化學(xué)成分主要是指水含碳酸、有機酸、無機酸、等的多少。

A、碳酸只要有CO2進入水中，就會產(chǎn)生H+和HCO-3

。水中CO2的來源：

來自大氣（火山噴發(fā)、有機物的燃燒、動植物的呼吸）。

土壤中有機質(zhì)的氧化和分解（如生物殘體的腐爛，系有機成因的CO2

）。

無機成因的CO2

：巖石體內(nèi)一些礦物如（黃鐵礦等）氧化水解出無機酸，并與碳酸鹽巖反應(yīng)產(chǎn)生CO2

。2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4

CaCO3+H2SO4CaSO4+H2O+CO2

三種來源的CO2溶于水所提供的溶蝕占全球溶蝕強度的58%

B、有機酸（腐植酸、胡敏酸屬之。生物活動或死亡后分解而產(chǎn)生）占全球溶蝕強度的37.11%C、無機酸（硫酸、硝酸屬之。硫化鐵氧化時產(chǎn)生硫酸、閃電時產(chǎn)生的二氧化氮溶入水后形成硝酸）也是促進巖石溶解的重要物質(zhì)。硫酸、有機酸、硝酸對石灰?guī)r產(chǎn)生強烈溶蝕（

2）水的溫度：

a、水中CO2的含量與溫度成反比。

b、隨著溫度的升高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，溶蝕力加強。

b的作用大于a的作用，故熱帶地區(qū)巖溶地貌發(fā)育快。

（3）氣壓的影響：壓力愈高，水中的CO2含量愈多,CaCO3溶解度愈大。

（4）水的流動性及流量：流動性愈好，流量愈大，水的溶蝕能力愈強。因水的流動能不斷補充C02，導(dǎo)致溶液的混合。

2.巖石的可溶性（1）可溶巖的溶解度：鹵鹽類>硫酸鹽類>碳酸鹽類（2）碳酸鹽巖石的溶解度：質(zhì)純的石灰?guī)r>白云巖>硅質(zhì)石灰?guī)r>泥質(zhì)石灰?guī)r（3）巖石的結(jié)構(gòu)和溶解度：晶粒越小,溶解度越大（表5-5）3.巖石的透水性透水性愈好，巖溶地貌愈發(fā)育。透水性強弱取決于巖石的孔隙大小和多少。

二、沖蝕作用

沖蝕作用指水的沖擊和磨蝕作用。流動的水除了溶蝕巖石外，還有機械的侵蝕作用—沖擊及所夾砂礫對巖面的摩擦—磨蝕作用。

三、崩塌作用

1、錯落：發(fā)生在地表巖坡，巖快整體下坐位移。

2、陷落：塌頂屬之。

3、氣爆：洞內(nèi)密封性好，空氣壓力特大，將洞頂爆破.。

四、堆積作用

1、物理性的碎屑物堆積（主要由崩塌作用產(chǎn)生）

2、化學(xué)堆積（CO2逸出，水中的碳酸氫鈣分解為CaCO3,并沉淀）

CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）

水溫或氣溫升高

CO2濃度降低導(dǎo)致CO2逸出的原因水流速度加大出現(xiàn)紊流藻類等生物吸收五、巖溶水的分布與運動對巖溶的影響（一）、地表徑流的特征

1、地表徑流、湖泊、沼澤是地下水的補給區(qū)。

2、徑流少，水量不多。

3、水質(zhì)已礦化。

（二）地下徑流的分帶和水流特征

潛水——埋藏在第一個隔水層之上的地下水。

承壓水——埋藏在上下兩個隔水之間，承受一定壓力的地下水叫承壓水，又叫自流水。

1、包氣帶（垂直滲透帶）：地面以下潛水面以上的地帶。

包氣是指帶內(nèi)土和巖石的空隙中包含有空氣，沒有被水流充滿，這個帶平時沒有多少水，降雨或冰雪融化時水流受重力作用由上往下滲流，故又稱垂直滲透帶。垂直溶蝕的結(jié)果，造成各種垂直性的溶隙、管道和洞穴。

2、季節(jié)變動帶：豐水期潛水面和枯水期潛水面的之間的地帶。豐水期時，該帶水流方向近水平，向河谷排泄，橫向溶蝕。干季時，該帶水流方向垂直，垂直溶蝕。故該帶溶蝕作用及地貌多變。3、飽水帶（水平流動帶）：位于枯水期潛水面之下。該帶地下水終年達飽和狀態(tài)，水平流動，所形成的地貌以水平溶洞和地下河為主。4、深部滯流帶（下部飽和帶）：位于承壓水所在的那個帶。流動慢，巖溶作用弱。第二節(jié)喀斯特地貌

一、地表喀斯特地貌

（六種）

（一）小型溶蝕地貌溶溝和溶槽

1）特征：橫剖面呈楔形、V形或U形，長度不一，深數(shù)十厘米至數(shù)米。

2）成因：雨水初始沿裂隙溶成淺窄的溶紋，以后逐漸擴大為溝槽

石芽、石脊和石林

1）石芽：突出于溶溝槽之間的齒形巖石稱為石芽。形狀有筍狀、菌狀、柱狀、尖刀狀等，大小不一。質(zhì)純厚層的石灰質(zhì)可發(fā)育出尖銳而高大的石芽；薄層的泥質(zhì)灰?guī)r和硅質(zhì)灰?guī)r發(fā)育出矮小而圓滑的石芽。石芽有裸露和埋藏兩種類型，廣西西江兩岸有大片石芽地形。溶溝和石牙溶溝和石牙

2）石脊：突出于溶溝槽之間的呈嶺脊?fàn)钛由斓膸r石。

3）石林：很高大而密集的石芽。

云南路南石林成因：

是在厚層質(zhì)純、產(chǎn)狀平緩、節(jié)理傾角陡但密度較疏的石灰?guī)r中，加上當(dāng)?shù)氐貧ぽp微上升，氣候濕熱多雨等條件下發(fā)育而成，它出露之前，曾經(jīng)埋藏在第三系紅層之下。城堡狀石林?jǐn)M人石林高大的劍狀石林柱狀石林塔柱狀、蘑菇狀、錐狀石林云南路南石林世界地質(zhì)公園：

位于云南省，面積400km2，以碳酸鹽峰林地貌為特色景觀，由晚古生代淺海相灰?guī)r、白云巖構(gòu)成。因厚層塊狀碳酸鹽巖中垂直節(jié)理發(fā)育，豐沛的雨水沿裂隙節(jié)理下滲、溶蝕，形成各種巖溶地貌，如石牙、溶溝、溶斗、峰林、溶洞和溶蝕盆地等。

本區(qū)以溶蝕峰林最為壯觀，或如柱，或如劍，或如古塔，或如蘑菇，貌似人形，怪獸，千姿百態(tài)，高達20－50m，群集如林，望而生義，名為石林。

（二）巖溶洼地

1、特征：封閉性的小型盆地，長寬度多在數(shù)十米至數(shù)百米。

2、類型及成因：

1、坡立谷（polje）：原意是可耕種的平地。我國云貴地區(qū)俗稱壩子。

特征：大型巖溶盆地，寬數(shù)百米至數(shù)千米，長數(shù)千米至數(shù)十千米，谷底常有河流穿過。（桂林地區(qū)屬之）

（三）坡立谷與槽谷（大型巖溶盆地）類型及成因:

1）邊界型發(fā)育于可溶巖與非溶巖的接觸地帶，由于石炭巖漏水性強，括囊了非溶巖地區(qū)的地表流水，使其匯集在接觸帶上，造成該帶巖溶作用顯著，從而形成坡立谷。

非熔巖可熔巖2）構(gòu)造型發(fā)育在斷陷盆地或向斜構(gòu)造基礎(chǔ)之上。

3）基準(zhǔn)面型發(fā)育在可溶巖區(qū)。因潛水面埋藏淺，大面積巖石受強烈的溶蝕及地表河的侵蝕而成。

（四）、盲谷和干谷

1、盲谷盲谷——一種死胡同式的河谷。當(dāng)?shù)孛婧舆M入地下河的入口轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵潞訒r，河谷的前方常為石灰?guī)r壁，巖壁的腳下是地下河入口，這種向前沒有通路的河谷就叫盲谷。

2、干谷干谷——巖溶地區(qū)往昔的河谷，現(xiàn)已無水。成因有三：

1）潛水面降低到河谷之下：

a.地殼上升

b.巖溶作用向地下發(fā)展

2）地下河襲奪地表河上游，使它的下游變成干谷。

3）曲流河段因地下河的裁彎取直產(chǎn)生干谷（見前圖）

（五）、巖溶石山巖溶石山——巖溶作用下所形成的石山。

1、峰叢石山

特征：基座相連而峰頂分離，基座厚度大于峰頂?shù)暮穸?，峰頂相對高?00—200米。

成因：由溶蝕洼地或谷地等分割巖體而形成。

2、峰林石山

特征：基座分離或稍有相連的石山群山峰，相對高度在百米以上。

成因：由峰叢石山進一步發(fā)育而來。

我國桂林，陽塑等地峰林地貌顯著。3、孤峰（殘丘）特征：分布在巖溶平原或坡立谷中的孤立低矮石山，相對高度數(shù)十米。

成因：峰林石山進一步破壞而成。

（六）巖溶平原

1、特征：面積廣闊，地形平坦

2、成因：1）由多個坡立谷合并而成。

2）由地下河出口的袋形谷的擴大和地表河側(cè)蝕的共同作用而形成。

二、地下溶巖地貌

（一）落水洞在巖溶發(fā)育地區(qū)連接地表水流和地下河的通道，多呈縫狀及井狀，有垂直的、傾斜的、曲折的。

（二）溶洞（karstcave）

溶洞——巖溶區(qū)地下水沿著巖層的層面和裂隙進行溶蝕和機械侵蝕而形成的地下空洞。

1、溶洞的形成機制

（1）普通非承壓含水層（潛水層）成洞模式。溶洞的發(fā)育需具備二個必要條件：一是要有溶蝕能力的地下水流；二是巖石具有水滲透溶蝕的空間（裂隙、節(jié)理、層面和孔隙等）。

節(jié)理——巖層的連續(xù)性遭到破壞而形成裂隙的一種構(gòu)造。裂隙兩邊的巖石，沒有發(fā)生顯著的相對移動，這是與斷層相區(qū)別的主要標(biāo)志。

當(dāng)從空氣、土壤和巖石中獲得了碳酸與其他無機酸和有機酸的大氣降水通過巖層空間時，即產(chǎn)生溶蝕作用，并擴大這些空隙（稱為溶隙）——初始洞穴階段。隨著水流流量和流速在溶隙中的差異增大，水流開始集中并逐漸匯集增大形成管流——初始管道階段。管道流除溶蝕作用外，還有機械侵蝕和崩塌作用，使?jié)B透空間進一步發(fā)展擴大——系統(tǒng)洞穴階段。（2）普通承壓含水層成洞模式（3）深部熱礦水成洞模式（4）海岸混合水成洞模式

2、溶洞形態(tài)：通道：人能通過的管狀洞的總稱。洞室、洞廳：底面積較大的單個溶洞或洞段，“室”小于“廳”。石窟：沿水平方向切入陡坡、陡壁或巖壁的單個淺洞，洞口大,深度小。3、溶洞化學(xué)堆積形態(tài)石鐘乳、石筍、石柱均是由洞頂?shù)嗡a(chǎn)生的堆積地貌。（由洞頂滲出的含有豐富Ca（HCO3）2地下水，當(dāng)CO2逸出和水分蒸發(fā)時，部分碳酸鈣重新沉淀而成。）

石鐘乳（stalactite）：溶洞中自洞頂下垂的石灰質(zhì)體，形狀似鐘狀或乳房狀。石鐘乳的增長速度：1cm/100年

石筍（stalagmite）：發(fā)育在溶洞底部的竹筍狀碳酸鈣沉淀。

石柱(stalacto--stalagmite)：石鐘乳和石柱,經(jīng)長期的增長連接成柱狀，即為石柱。

（2）石幔、石旗、邊石壩、鈣華板均是由薄膜層狀巖溶水沉淀而成的堆積地貌，總稱為“流石”。

a.石幔：含碳酸鈣的水溶液在洞壁上漫流時因CO2迅速逸散而產(chǎn)生片狀和層狀的碳酸鈣堆積，即形成布幔狀或瀑布狀流石，稱石幔。

b.石旗：水溶液沿一凸棱漫流時所形成的薄片狀堆積似一面旗幟，稱石旗。

c、邊石壩（邊石堤）：是在洞底特別是底部兩邊的堤狀堆積物。高度在數(shù)厘米至數(shù)十厘米，又似梯田土埂，排列在洞底緩傾的地面上，由上往下呈階梯下降，并且呈弧形向外彎曲，堤內(nèi)積水成池，稱為邊石池或石田。成因：緩流遇小凸起流速加快CO2逸出凸起處堆積流速加快……反復(fù)作用

d、鈣華板：飽和的碳酸鈣水溶液在洞底流動時所形成的多孔狀的堆積層。

（3）石花、卷曲石、爆玉米一類附生在其他大型碳酸鈣堆積形態(tài)的微小形態(tài)，有毛發(fā)狀、草葉狀、豆芽狀或花球狀等。

4、溶洞崩塌地貌

（1）崩塌堆：崩塌的類型有洞頂崩塌，石鐘乳墜落，石柱的斷裂等。崩塌發(fā)生后，洞底就會發(fā)生崩塌堆。

（2）天窗（karstwindow）溶洞失去局部洞頂，形成一個從上部能透自然光的通氣口，稱“天窗”。（3）天生橋、穿洞

a.天生橋：（naturalbridge）溶洞或地下河洞頂崩塌后，其中殘余未崩塌的洞頂，形成天然的拱橋，稱天生橋。b.穿洞(perforatedrock)

天生橋下的洞，兩頭可對望，稱穿洞。（三）地下河(undergroundriver)

即“暗河”，巖溶地區(qū)沒入地表以下沿地下溶洞和裂隙邊流的河流。石質(zhì)河槽頂面平坦，有石鍋和貝穴，兩面有邊槽。腳洞邊槽第三節(jié)巖溶地貌發(fā)育的規(guī)律性

一、巖溶地貌發(fā)育的地帶性

氣溫和降水直接或間接地影響巖溶水的徑流量和溶解的速度。

氣候具有地帶性巖溶地貌具有地帶性

（一）熱帶濕潤地帶巖溶地貌

A、氣候、水文、生物特點：氣溫較高、溫差小、雨量多、降水強度大、地表水量多、水流循環(huán)快、生物化學(xué)作用活躍。

B、巖溶作用特點：速度快、強度大、集中于淺層。

C、巖溶地貌特點：地表巖溶和